地鐵直流牽引變電所保護(hù)原理解讀

廖勇

◆摘? 要：現(xiàn)階段，我國已經(jīng)將地鐵確定為城市交通發(fā)展的重中之重，地鐵中一個(gè)重要組成部分是地鐵直流變電所。當(dāng)前地鐵直流變電所仍然處于發(fā)展的初級(jí)階段，想要實(shí)現(xiàn)地鐵交通的快速發(fā)展，就需要深入研究和分析直流保護(hù)，從而促進(jìn)其向國際主流進(jìn)行轉(zhuǎn)變?；诖?，本文進(jìn)一步解讀地鐵直流牽引變電所保護(hù)原理，希望給有關(guān)機(jī)構(gòu)提供參考與借鑒。

◆關(guān)鍵詞：地鐵;直流牽引;變電所;保護(hù)原理

目前，城市公共交通發(fā)展的主要原則是設(shè)備國有化，地鐵在城市交通發(fā)展中處于核心地位。由于國家在保護(hù)地鐵直流供電繼電領(lǐng)域，還不夠成熟，因此，需要從國外引進(jìn)地鐵直流保護(hù)設(shè)備。據(jù)了解，直流保護(hù)設(shè)備原理的復(fù)雜性并不高，從理論上看，實(shí)現(xiàn)功能沒有障礙。相信很快占領(lǐng)我國市場(chǎng)并成為國際主流的國產(chǎn)直流保護(hù)設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)。

一、保護(hù)大電流脫扣

在近端短路故障中會(huì)普遍應(yīng)用主保護(hù)，通常在短路器本體安置它：將Im假設(shè)為列車的正常運(yùn)行電流，定值整定是I>KIm，一旦檢測(cè)電流大于定值，跳閘現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)，非常短暫的時(shí)間，由此看來，大電流脫扣保護(hù)靈敏性十分高，能夠保護(hù)電流。

二、保護(hù)電流上升率和電流增量

目前廣泛使用的方式是饋線主保護(hù)，該種方式可以對(duì)近端電流切除，也可以將大電流脫扣不能切除的電流故障切除，具體原理是：上升電流和增量電流的朱要原件是瞬時(shí)跳閘和延時(shí)跳閘，將電流大小作為依據(jù)，進(jìn)一步判斷故障：

定值A(chǔ)的啟動(dòng)判斷可以確定為電流變化率di dt，啟動(dòng)完成后，分別計(jì)算采樣點(diǎn)di dt和瞬時(shí)數(shù)值ΔT，電流增量使用ΔT來表示，對(duì)跳閘的具體判斷是;

首先，如果di dt大于定值A(chǔ)，判斷依據(jù)是ΔT是否超過定值C;其次，如果di dt小于定值A(chǔ)，不能立即返回保護(hù)，然而，在ΔT2 時(shí)間內(nèi)，就需要瞬時(shí)采集di dt和ΔT：1、ΔT大于定值，保護(hù)立刻跳閘;2、ΔT在定值C以下，且A大于di dt，保護(hù)會(huì)返回;3、ΔT小于定值C，di dt大于A，就會(huì)回到1中繼續(xù)判斷。

在瞬時(shí)跳閘中，整定定值十分關(guān)鍵，必須在多種情況下包括近端短路、近接觸網(wǎng)、列車啟動(dòng)等情況下的電流變化曲線中，將C、A、ΔT2 確定下來：選取電流C值是這個(gè)步驟的重中之重。

一些沒有發(fā)生短路但是情況極端時(shí)，會(huì)使電流迅速上升，再突然下降，這時(shí)很難對(duì)定值進(jìn)行選擇：此時(shí)對(duì)ΔT3 值可以合理增加，從而啟動(dòng)保護(hù)電流，達(dá)到ΔT3 時(shí)，保持水平狀態(tài)，在此過程中，無法判斷ΔT，為將極端情況減少，需要保持非常小的ΔT3 值，通常為十幾秒。

三、保護(hù)定時(shí)限定電流

定時(shí)限定電流有兩個(gè)定值，分別是啟動(dòng)電流和延時(shí)時(shí)間ΔT，電流大于I時(shí)，會(huì)同時(shí)啟動(dòng)保護(hù)和定時(shí)器，在定時(shí)器規(guī)定時(shí)間內(nèi)，電流在定值內(nèi)，則跳閘時(shí)定時(shí)器時(shí)間會(huì)到達(dá)ΔT時(shí);相反，如果電流一直在定值內(nèi)，就會(huì)出現(xiàn)保護(hù)返回情況。

如果問題出現(xiàn)在短路電流極小的位置，在不能合理設(shè)置電流上升率和電流增量時(shí)，跳閘就不能正常進(jìn)行，而且要求進(jìn)行后備保護(hù)。

通常情況下，在兩端符合最大電流峰值位置將電流定值I選取到，將幾百秒范圍內(nèi)的ΔT選取到后就要對(duì)短路進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算。

四、保護(hù)接觸網(wǎng)熱過負(fù)荷

這種保護(hù)方式主要目標(biāo)是降低熱過負(fù)荷出現(xiàn)故障的概率，然而，短路故障只是存在一定可能性。主要工作原理需要以長度、接觸網(wǎng)電阻率、電阻率等為依據(jù)，將接觸網(wǎng)發(fā)熱量計(jì)算出來，再對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行充分利用，從而將接觸網(wǎng)電纜溫度計(jì)算出來，一旦測(cè)量電纜溫度大于T alarm，警報(bào)聲就會(huì)發(fā)出，在數(shù)值大于T trip時(shí)，就將直流開關(guān)提供給此接觸網(wǎng)供電直流，跳開開關(guān)后，電纜會(huì)逐漸冷卻，溫度會(huì)隨之下降，這是具有十分復(fù)雜計(jì)算步驟的溫升法，采用反時(shí)負(fù)荷保護(hù)是最為簡(jiǎn)單的方法，換言之，倍數(shù)越大的電流過載，其允許持續(xù)時(shí)間反而會(huì)縮短。

五、保護(hù)自動(dòng)重合閘

排除永久性短路情況后，在保護(hù)供電質(zhì)量方面自動(dòng)重合閘能夠發(fā)揮巨大作用。然而，對(duì)于直流斷路器而言，禁止發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘情況，因此，有必要在電路永久性短路之前對(duì)合閘進(jìn)行操作，主要內(nèi)容是：跳開a秒后的開關(guān)需要間隔n秒，在接觸網(wǎng)內(nèi)增加電壓，從而檢測(cè)短路，連續(xù)檢測(cè)m次，如果每次檢測(cè)均能發(fā)現(xiàn)故障，可以將其判斷為永久性短路。非永久性短路故障需要滿足一定條件，即連續(xù)檢測(cè)K次后，K不小于1不大于m，用戶可以修改a、n、m、K的大小。

六、保護(hù)雙邊聯(lián)跳閘

雙邊接觸網(wǎng)是一種比較普遍的保護(hù)，在有兩個(gè)變電站的統(tǒng)一地區(qū)，首先信號(hào)由感知短路發(fā)出，在本站開關(guān)跳開的同時(shí)，跳閘信號(hào)也會(huì)給本冊(cè)聯(lián)動(dòng)發(fā)出，在信號(hào)傳輸至相鄰站后，出現(xiàn)跳閘并將開關(guān)斷開，通過對(duì)雙邊聯(lián)跳的應(yīng)用，使得一個(gè)發(fā)生正確跳閘后，另一個(gè)也隨之跳閘，為安全行駛提供保障。

七、結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段，仍然有各種短路、接地、過負(fù)荷故障出現(xiàn)在地鐵直流牽引變電配置的直流保護(hù)中，這些故障已經(jīng)基本被切除。對(duì)于國內(nèi)保護(hù)設(shè)備制造商而言，想要制造出廣泛使用的直流保護(hù)，還需要及時(shí)應(yīng)用新工藝、新技術(shù)，對(duì)地鐵變電形式進(jìn)行創(chuàng)新，從而促進(jìn)地鐵持續(xù)發(fā)展與不斷壯大。

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